如何選擇適合特定巖石地層的巖石掘進(jìn)機(jī)
時間：2024-09-13 來源： 網(wǎng)絡(luò) 閱讀：次
選擇適合特定巖石地層的巖石掘進(jìn)機(jī)需要綜合考慮以下幾個方面： 一、巖石地層特性 1. 巖石硬度 - 軟巖地層：對于軟巖（如頁巖、泥巖等，單軸抗壓強(qiáng)度一般小于50MPa），可選擇刀具布置相對稀疏、功率較小的掘進(jìn)機(jī)。例如，部分敞開式掘進(jìn)機(jī)或護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)中的單護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)就可以滿足要求，因為這類掘進(jìn)機(jī)在軟巖地層中掘進(jìn)時，刀具的磨損相對較小，對設(shè)備功率要求不高。 - 硬巖地層：在硬巖（如花崗巖、玄武巖等，單軸抗壓強(qiáng)度大于100MPa）環(huán)境下，需要選用配備高強(qiáng)度滾刀、刀盤驅(qū)動功率較大的掘進(jìn)機(jī)。像全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī)（TBM），其滾刀能夠承受較大的破巖壓力，刀盤的扭矩也較大，能有效破碎硬巖。 - 中硬巖地層：對于中硬巖（單軸抗壓強(qiáng)度在50 - 100MPa之間），掘進(jìn)機(jī)的選擇介于軟巖和硬巖掘進(jìn)機(jī)之間，可根據(jù)具體的巖石硬度和地層穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整。 2. 地層完整性 - 完整地層：在完整且穩(wěn)定的巖石地層中，敞開式掘進(jìn)機(jī)是一個不錯的選擇。因為這種地層不需要過多的護(hù)盾保護(hù)，敞開式掘進(jìn)機(jī)可以靈活地進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，而且設(shè)備成本相對較低。 - 破碎地層：當(dāng)遇到破碎地層時，護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)更為合適。例如雙護(hù)盾或三護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)，其護(hù)盾可以有效地防止巖石坍塌，保護(hù)掘進(jìn)機(jī)和施工人員的安全。在嚴(yán)重破碎的地層中，甚至需要選擇具有特殊護(hù)盾設(shè)計和更強(qiáng)支護(hù)功能的掘進(jìn)機(jī)。 3. 巖石磨蝕性 - 低磨蝕性巖石：對于磨蝕性較低的巖石（如某些石灰?guī)r），掘進(jìn)機(jī)刀具的磨損相對較慢，可以選擇常規(guī)刀具材質(zhì)和刀具更換頻率較低的掘進(jìn)機(jī)。 - 高磨蝕性巖石：在高磨蝕性巖石（如石英含量較高的巖石）地層中，必須選用刀具采用高耐磨材料（如特殊合金鋼）制作的掘進(jìn)機(jī)，并且要考慮掘進(jìn)機(jī)具備方便、快捷的刀具更換系統(tǒng)，以減少因刀具磨損而導(dǎo)致的停機(jī)時間。 二、隧道設(shè)計要求 1. 隧道直徑 - 小直徑隧道：對于小直徑隧道（直徑小于5米），應(yīng)選擇體型較小、結(jié)構(gòu)緊湊的掘進(jìn)機(jī)。例如，一些微型掘進(jìn)機(jī)或?qū)ｉT為小直徑隧道設(shè)計的掘進(jìn)機(jī)，它們在狹小空間內(nèi)能夠靈活操作，并且對設(shè)備的運(yùn)輸和安裝要求相對較低。 - 大直徑隧道：挖掘大直徑隧道（直徑大于10米）時，則需要大型的掘進(jìn)機(jī)，其刀盤直徑大、刀具數(shù)量多、驅(qū)動功率大。比如一些用于大型交通隧道或水利工程的掘進(jìn)機(jī)，這樣才能滿足大斷面破巖和快速掘進(jìn)的需求。 2. 隧道長度 - 短隧道：在短距離隧道（長度小于1公里）施工中，可以根據(jù)巖石地層特性選擇相對簡單、成本較低的掘進(jìn)機(jī)。如果地層條件允許，敞開式掘進(jìn)機(jī)可能是一個經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的選擇。 - 長隧道：對于長距離隧道（長度大于5公里），應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)備的可靠性和掘進(jìn)效率。護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)由于其連續(xù)掘進(jìn)能力強(qiáng)、設(shè)備故障率低等優(yōu)點(diǎn)，更適合長隧道施工。同時，要選擇具有良好刀具磨損監(jiān)測和自動更換系統(tǒng)的掘進(jìn)機(jī)，以減少維護(hù)時間。 3. 曲線半徑要求 - 大曲線半徑：當(dāng)隧道設(shè)計的曲線半徑較大（大于500米）時，多數(shù)常規(guī)掘進(jìn)機(jī)都能滿足要求。但仍需考慮掘進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)向靈活性，一些具有靈活轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)在這種情況下能更好地保證掘進(jìn)精度。 - 小曲線半徑：對于小曲線半徑（小于300米）的隧道，需要選擇專門設(shè)計用于小曲線掘進(jìn)的掘進(jìn)機(jī)。這類掘進(jìn)機(jī)的護(hù)盾通常采用特殊的鉸接設(shè)計，能夠在較小的曲線半徑內(nèi)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，并且刀盤的驅(qū)動系統(tǒng)能夠適應(yīng)轉(zhuǎn)彎時的扭矩變化。 三、施工條件限制 1. 施工場地空間 - 狹窄場地：如果施工現(xiàn)場空間狹窄，例如在城市中心或山區(qū)地形復(fù)雜的地段，需要選擇外形尺寸較小、便于運(yùn)輸和組裝的掘進(jìn)機(jī)。例如分體式掘進(jìn)機(jī)，它可以將設(shè)備拆分成較小的部件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后再進(jìn)行組裝。 - 寬敞場地：在施工場地較為寬敞的情況下，可以選擇大型一體化的掘進(jìn)機(jī)，這樣可以提高設(shè)備的整體穩(wěn)定性和掘進(jìn)效率。 2. 運(yùn)輸條件 - 運(yùn)輸受限：當(dāng)施工現(xiàn)場的運(yùn)輸條件較差，如道路崎嶇、隧道入口狹窄等，應(yīng)選擇重量較輕、可拆分運(yùn)輸?shù)木蜻M(jìn)機(jī)。同時，要考慮掘進(jìn)機(jī)各部件的最大尺寸是否能滿足運(yùn)輸通道的限制要求。 - 運(yùn)輸便利：如果運(yùn)輸條件良好，大型掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)輸不會受到阻礙，那么可以根據(jù)巖石地層和隧道設(shè)計要求優(yōu)先選擇高性能、高效率的大型掘進(jìn)機(jī)。 四、經(jīng)濟(jì)成本因素 1. 設(shè)備購置成本 - 預(yù)算有限：在預(yù)算有限的情況下，需要綜合考慮設(shè)備的性價比。可以選擇一些國產(chǎn)的掘進(jìn)機(jī)品牌，它們在滿足基本施工要求的同時，價格相對較低。例如，一些中低端的護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)，雖然在某些性能上可能略遜于進(jìn)口設(shè)備，但在軟巖和中硬巖地層的中小規(guī)模隧道施工中仍然能夠發(fā)揮較好的作用。 - 資金充足：當(dāng)資金充足時，可以選擇國際知名品牌的高端掘進(jìn)機(jī)，這些設(shè)備在技術(shù)先進(jìn)性、可靠性和效率等方面往往具有優(yōu)勢。例如，一些具有先進(jìn)刀具技術(shù)、智能化控制系統(tǒng)的掘進(jìn)機(jī)，雖然購置成本高，但在復(fù)雜地層和大規(guī)模隧道施工中能夠提高施工效率、降低施工風(fēng)險，從長遠(yuǎn)來看可能更經(jīng)濟(jì)。 2. 運(yùn)行和維護(hù)成本 - 低運(yùn)行成本要求：為降低運(yùn)行成本，應(yīng)選擇能源消耗低的掘進(jìn)機(jī)。例如，采用先進(jìn)的液壓系統(tǒng)和電動驅(qū)動系統(tǒng)的掘進(jìn)機(jī)，其能源利用效率較高，運(yùn)行成本相對較低。同時，要考慮掘進(jìn)機(jī)的刀具成本，選擇刀具磨損率低、刀具價格合理的設(shè)備。 - 高維護(hù)成本可承受：如果施工方對維護(hù)成本的承受能力較高，可以選擇一些技術(shù)復(fù)雜但性能優(yōu)越的掘進(jìn)機(jī)。這類設(shè)備在使用過程中可能需要專業(yè)的維護(hù)團(tuán)隊和較高的維護(hù)費(fèi)用，但它們能夠在惡劣的地層條件下保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。
